a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen
Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
SEJTCIKLUS ÉS
RÁKTERÁPIÁK, P53
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak
a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen
Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Balajthy Zoltám
Molekuláris Terápiák – 13. előadás
A 12 és 13 . fejezet célja, hogy megismerjük a sejtciklus és a sejthalál egyes lépéseit, szabályzásait, a szabályozatlan sejtosztódás kialakulásának létrejöttét, a rákterápiás beavatkozás lehetőségeit.
A 13. fejezet témakörei
13.1. Tumorgátló gének és lehetséges biokémiai funkcióik A retinoblasztóma protein
P53 transzkripciós faktor elsődleges szerkezete, regulációja Mutáns p53 aktivitásának a visszaállítása
13.2. A természetes sejthalál
Közös elemek a három sejthalál forma-sejtbiokémiai mechanizmusában Fas ligand és kaszpáz által aktivált sejthalál útvonal
Tumor zsugorodás apoptózissal
CDK inhibitor
CDK inhibitor CDK inhibitor
Dihidrofolát reduktáz Timidin kináz
Timidilát szintáz DNS polimeráz
E2F: eukarióta transzkripciós faktor EGF: epitélsejt növekedési faktor CDK: ciklin dependens protein kináz Rb: retinoblasztoma fehérje
D1, A, E: Ciklin D1, A és E
DNS replikációs gépezet elindul
DNS replikációs gépezet elindul
S fázis start
pozitív erősítés
transzkripció leállítás
Késői G fázis transzkripciós eseményei
13.1 Tumorgátló gének és lehetséges biokémiai funkcióik
Név Kromoszómális lokalizációja A hiányzó fehérje biokémiai funkciója
p53 17 a CDK inhibitor p21 indukciója, segítségével DNS hibajavítás, apoptózist indukál
NF-1 17 neurofibromin (ras GTPáz aktiválás) Neurofibromatosis 1. tipus
WT- 1 (Wilms-tumor) 11 4 Zn-ujjat tartalmazó transzkripciós faktor APC 5 apoptózist indukál, kölcsönhatásba lép β-kateninnel adenoma polyposis coli
P16 melanoma 9 a cdk4 inhibitora
PTEN P1 fosztatáz
BRCA1 17 DNS hibajavítás
emlő karcinóma
BRCA1 13 DNS hibajavítás
emlő karcinóma
A retinoblasztóma gén 180 kb, 27 exon
4.7 kb mRNA 105 kD fehérje
A 13-mas kromoszómát kórosnak találták több retinoblasztómás sejtben; behatárolható volt, hogy melyik része hiányzik a kromoszómának, amikor ilyen tumoros sejtekből készítették a kromoszóma preparátumot. Ebből a részből klónozták a
retinoblasztóma gént.
A retinoblasztóma példája
Deléciókat figyeltek meg
a génben, amikor retinoblasztóma sejtekből izolálták azt.
A deléciók, a funkcióvesztő
elváltozások gyakorisága egybeesett a retinoblasztóma előfordulásának gyakoriságával; vagyis a
retinoblasztómás sejtekből mindig ilyen kóros gént lehetett izolálni.
Az ép gén visszajuttatása a sejtekbe leállította a retinoblasztómás
sejtburjánzást.
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Tumorgátló gének: Retinoblasztóma és a p53
transcriptional activation domain
Sequence-specific DNA-binding domain
tetramerization domain
C N
1 100 200 300 393
nuclear export signal 15 20
Ser Ser
381 382
Lys Lys
372
Lys
383
Lys Hdm2 ubiquitination or p300 acetylation
P53 transzkripciós faktor elsődleges szerkezete
p p
ATM/ATR
Chk2 hdm2
A p53 központi szerepet játszik a DNS sérülés és celluláris stresszre adott válasz- ban. Aktivációja sejthalált okozhat. Éppen ezért összetett szabályozásnak van kitéve, ami biztosítja, hogy csak akkor legyen aktív, ha az szükséges. A módosí-
tások többsége DNS törés esetén a mennyiségének vagy a génszabályzó aktivitásának a növekedéséhez vezet.
A humán ATM gén mutációja ataxia telangiectasia kialakulásához vezet, ami többek között a sugárzás okozta DNS kettős száltörés kijavításának a
csökkenését okozza, és így a növeli az esélyét a rákos folyamatok kialakulásának.
Az ATM a sérült DNS helyén effektor molekulákat foszforilál, így közvetítve a sérülési választ.
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Hmd2 p53 p p p53 p p53
p300 p300
DNA sérülés
ATM / ATR
Chk2
Hmd2
Hmd2
gén expresszió
Sejtciklus gátlás Sejthalál P53 lebontás p53 stabilizáció
és tetramerizáció ubiquitin
A p53 transzkripciós faktor regulációja I.
hdm2
p53 turnover
normál körülményekben
A p53 transzkripciós faktor, mely sejtciklus gátlás ill. apoptózis kiváltása révén tumor szuppresszorként működik, számos
celluláris stresszhatásra aktiválódik. Ezek közé tartozik a DNS
károsodása, a hipoxia ill. a kóros proliferatív szignálok.
Az hdm2 ubikvitin ligáz, amely a P53-at elviszi
a fehérje lebontó rendszerbe.
hd m2
hd m2 p53
p53
p
BRCA1
Onkogén stimuláció
(ciklinek, c-Myc, E2F-1, Ras)
p19ARF
Hipoxia
DNA sérülés, UV
(ATM, DNA-PK, ATR)
P53 lebomtás
Stabil és aktív
Célgének transzkripciója PUMA
P21(WAF1) GADD45 14-3-3 BAX FAS/APO1 KILLER/DR5 PIG3
APAF-1 NOXA
Stabil
acetiláció defoszforiláció
Transzkripciós
represszió survivinIAP
sejthalál fehérjék p53 p53
p53 p53
A p53 transzkripciós faktor regulációja II.
Celluláris stressz Onkogén aktivitás
p53 Hdm2 Arf
Nutlins Prima-1
CP-31398
Sejt halál Növekedés
gátlás
A nutlinok az Mdm2-t gátolják a p53 megkötésében és lebontásában, a Prima-1 stabilizálja a mutáns, túl gyorsan lebomló p53-at.
Mutáns p53 aktivitásának a visszaállítása I.
hd m2
hd m2 p53
p53
p
BRCA1
Onkogén stimuláció
(ciklinek, c-Myc, E2F-1, Ras)
p19ARF
Hipoxia
DNA sérülés, UV
(ATM, DNA-PK, ATR)
P53 lebomtás
Stabil és aktív
Célgének transzkripciója PUMA
P21(WAF1) GADD45 14-3-3 BAX FAS/APO1 KILLER/DR5 PIG3
APAF-1 NOXA
Stabil
acetiláció defoszforiláció
Transzkripciós
represszió survivinIAP
sejthalál fehérjék p53 p53
p53 p53
Onkogén
mutációk Gén terápia
Stabilizáló molekulák
Nutlin terápia Mutáns p53
aktivitásának a visszaállítása II.
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
13.2. A természetes sejthalál
Az élő szövetekben állandóan előforduló fiziológiás folyamat az olyan sejtek zökkenőmentes eltávolítására: amelyeknek nincs funkciája (pl. morfogenezis, duplikálódó struktúrák, szexuális dimorfizmus), amelyek felesleges számban képződnek (pl. csontvelőben képződő sejtek), amelyek nem megfelelően fejlődnek (pl. limfociták egy része), amelyek már teljesítették funkciójukat (pl.
endometrium, szöveti "turnover"), amelyek potenciálisan kárt okozó sejtek (pl.
autoreaktív T sejtek, neutrofil granulociták).
Természetes sejthalál formák
a. Programozott sejthalál Embriogenezis
funkcionális, fejlődéstani definíció; időben és térben megjósolható;
aktív fehérjeszintézist igényel b. specializált sejthalál formák
szövetspecifikus terminális differenciálódás; a sejthalál programja egy adott ponton felfüggesztődik; a részleges sejthalál specifikus szöveti funkciót
szolgál; aktív fehérjeszintézist igényel (pl.vörösvértest, thrombocyta, szemlencse, kornifikáció)
c. Apoptózis
morfológiai definíció
nem fiziológiás ágensek is kiválthatják
nem mindig igényel aktív fehérje szintézist
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Közös elemek a három sejthalál forma-sejtbiokémiai mechanizmusában
sejtmag eliminálása
DNS lebontás internukleoszómálisan hasító endonukleázokkal
fehérje keresztkötő transzglutaminázok indukálása és/vagy aktiválása Specifikus proteázok aktiválása
intracelluláris makromolekulák nem jutnak ki hatékony fagocitózis receptorok segítségével (kivéve kornifikáció és szemlencse)
Az apoptózis alaki jellemzői
Leválás
Zsugorodás
Darabolódás
Bekebelezés Emésztés
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Fas ligand és kaszpáz által aktivált sejthalál útvonal
Apoptózis festésSzövettani festés
Kezeletlen kontroll Radio terápia (RT) Halál ligand (TRAIL) Radio terápia (RT) Halál ligand (TRAIL)+
Tumor zsugorodás apoptózissal TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
